你的新收音機的濾波器可能比你想象的要寬。
AM帶寬的混亂:
今天與昨天的中頻濾波器
一臺收音機是否能讓人聽得津津有味,或適合于困難的DX,在很大程度上是由最后的中頻濾波器階段決定的。過去的大多數收音機一開始就沒有配備很多中頻濾波器,它們的質量差別很大,在多用途收音機中不得不做出苛刻的妥協。隨著數字濾波和廉價的DSP便攜機的出現,我們被豐富的選擇性設置所寵壞了,同時也帶來了一個我不得不首先考慮的特異性問題,即現在一些(數字)濾波器的標記方式發生了變化。
帶寬的混淆
在AM模式下,兩個邊帶都包含相同的調制信息,這意味著適合9kHz(區域1和3)或10kHz(區域2)中波頻道的音頻帶寬約為調制帶寬的1/2--即4.5或5kHz。在短波方面,5kHz的頻道間隔只適合2.5kHz的音頻頻譜。
物理中頻濾波器是由其整個(中頻)通帶指定的,而不是音頻通帶。要享受一個AM電臺可以(通常)傳輸的全部音頻頻譜,在美國中波需要一個10kHz寬的濾波器(在世界其他地方是9kHz),或在短波需要一個5kHz的濾波器。我們中比較老練的SWLer和火腿都非常習慣這種方案,因此,數字濾波器只提供最大 "6kHz "的帶寬甚至更少的前景似乎令人失望,盡管這是過去許多SWL平板電腦和便攜機的標準 "寬 "濾波器。
當我得到我的第一個典型的(Silicon Labs 473x-)DSP便攜機時,我開始懷疑濾波器的選擇:最寬的濾波器設置在顯示屏上顯示熟悉的 "6千赫茲",但它聽起來比這寬得多! 檢查音頻頻譜,我可以看到 "6kHz "的濾波器有完整的6kHz的音頻帶寬,其他的濾波器設置也是如此。換句話說,這些設置是以音頻帶寬或 "每邊帶 "帶寬來命名的,并沒有遵循習慣的模擬濾波器描述。"6kHz "濾波器設置實際上相當于舊式拼寫中的12kHz中頻濾波器!
同樣,Belka超便攜產品--雖然沒有圍繞SiLabs DSP制造--也采用了 "音頻帶寬 "的命名方案,最寬的濾波器被稱為 "4kHz"。這相當于一個老式的8kHz中頻濾波器,實際上它甚至更寬,但這種命名慣例偶爾會導致人們對這些無線電設備中 "太窄 "的濾波器選擇產生不必要的擔憂。
在硬件收音機上,命名的轉變可能只是一種簡化的手段,據我所知僅限于基于SiLabs的DSP便攜機和Belka,但當一些SDR軟件(SDR Sharp、SDR Uno)使用傳統的 "中頻帶寬 "命名方案時,SDR Console又開始使用 "AF/per sideband"。毫不奇怪,這令人困惑,但幸運的是只在雙邊帶調制模式下。
在SSB中,每次只有一個邊帶要通過濾波器,這就是為什么濾波器的指定帶寬等于可能的音頻帶寬,而令人困惑的命名問題就不存在了。
在一些收音機上的演示和實際(某種程度上)測量
在試圖做截圖來說明這個問題的時候,我有個想法,就是一般檢查一下我的收音機的濾波器的特性。為了說明這一點,我需要作點小弊:我沒有試圖用我不擁有的設備來測量我無法單獨進入分析的濾波器,而只是分析了收音機的音頻輸出。雖然這可以顯示出實際濾波器形狀的近似值,但這包括了濾波器后面發生的每一個信號變化,例如音調控制。由于缺乏信號發生器,我把收音機調到15110千赫上來自科威特的10千赫寬的DRM信號,給收音機一個寬的、實際的信號,并規避DSP收音機可能采用的任何基于電平的自動帶寬或降噪詭計。
PL-660是我唯一一個(幾乎是)老派的模擬便攜機的例子,它采用了2個常規的、廉價的、規格不明的陶瓷濾波器,而且沒有使用DSP。它們的型號讓人想起MuRata濾波器的代碼,但這與下面顯示的結果并不相符,"CXE455IU "可能是 "寬 "濾波器。然而,在最后,寬和窄之間的差別并不......嗯......完全是戲劇性的:
看起來這兩種設置的通帶是一樣的,只是在窄的設置中,裙邊似乎下降得快一點。兩種設置之間的實際差異并不值得稱道,但在現實生活中肯定比分析器的圖示更明顯,而且也是后期PL-660型號經常被抱怨的問題。但通帶看起來相當好(平坦),在2kHz之前沒有太多的下降,3kHz是肩部的中間位置,在這一點上,音頻是~12dB。
XHDATA D-808
D-808是一堆小型DSP-收音機的典范,它節省了大量(和昂貴的)附加電路,并為AM提供了一套特別豐富的(音頻)通帶,甚至是非常不尋常的通帶,如 "1kHz"。
D-808在6、3和1kHz設置下(音頻/每邊帶帶寬)。
通帶比PL-660的通帶更傾斜一些,但微小的揚聲器很可能使其影響得到控制。最大的驚喜是,裙邊下降得很平緩,甚至PL-660的陶瓷濾波器似乎也有一個稍好的形狀系數。我不確定這是否是有意為之,或者只是Silicon Labs芯片的限制,這些濾波器似乎模仿了廉價的陶瓷濾波器的形狀,也在該組的下一個DSP收音機中:
德生 S-8800
鑒于這款收音機在其第三中頻階段使用了相同的DSP芯片,其響應的差異令人驚訝:通帶內的斜率比D-808明顯得多,在右/上邊緣低20(音頻)分貝。對于一個數字濾波器來說,裙邊又是出乎意料的寬--這兩點在該收音機的實際聲音中也很明顯,往往同時有點消音和 "太寬"。
Tecsun S-8800在6和3kHz的濾波器設置下
Belka與Icom IC-705的對比
請注意,IC-705使用的是 "老式的"(IF-)帶寬規格方案,而Belka是 "每邊帶"。由于這兩臺收音機都允許單獨設置下限/左裙,我特意將這兩臺收音機的下限截止頻率保持在最低設置(我喜歡聽語音和音樂中的低音!)。與DSP便攜機不同,右肩/上肩是我對 "理想 "數字濾波器的期望。
上圖:IC-705的全10kHz中頻帶寬 - 下圖:貝爾卡在 "4kHz "時
上面的圖還顯示,Belka的 "4kHz "設置實際上比這個寬一點,Icom在5kHz時滾落,Belka在4.5kHz時滾落(與歐洲9kHz的MW頻道間隔完美匹配)。事實上,所有的帶寬都比Belka上顯示的寬500Hz到1kHz,以更好地適應AM接收的要求。在SSB中,顯示的數值是正確的,它只是沒有單獨的AM顯示符號。
上圖:IC-705在典型的6kHz "寬 "濾波器設置下,音頻帶寬為3kHz - 下圖:Belka設置為 "3kHz "時,實際上是4kHz寬。
現在,這就是為什么Belka在其阻帶中仍然顯示出更多的噪聲:我在家里做了這些圖,用天線接收信號(代替信號發生器)...和干擾:你在那里看到的是附近的PLC調制解調器的討厭的空閑脈沖,一個覆蓋整個短波(減去火腿波段)的超寬信號。為什么你在Icom上看不到這種情況,是因為它有一個相當有效的、可調節的中頻噪聲消除器,可以控制這些脈沖。所有其他的收音機都缺乏噪音消除器,這個視覺演示顯示了為什么我希望他們有一個。
然而,真正的寬帶信號的額外存在是一件好事,因為我并沒有真正考慮清楚,測試信號首先應該比最寬的待測濾波器更寬。但是,所有的圖仍然說明了他們的故事,即使在其他接收機上看到的一小部分停止帶噪聲是由這些脈沖引起的。
超寬濾波器:非必要但很好用?
除了增強和振興模擬中波廣播的失敗或半失敗的努力外--一些AM電臺超過了分配的頻道帶寬(有意或無意),可能會有一點清脆的音頻,在短波上也有實驗性的AM模式傳輸,寬度可達32kHz,所有的原因都是對寬幅AM中頻濾波器的需求可能增加,超過了對標準中波最佳保真度的愿望。
寬于必要的濾波器(或濾波器設置)的問題是,在具有符合標準的常規調制帶寬的電臺上,它們的危害多于好處。一個稍寬的(或不好的)濾波器可以利用一些電臺為自己宣稱的一點額外帶寬,而且聽起來絕不沉悶,但它們不能產生該電臺首先不傳送的高音,這似乎是一個相當普遍的疏忽。這樣一來,多余的中頻濾波器帶寬只會增加噪音/嘶嘶聲和潛在的鄰道干擾,而不是保真度。
然而,我在我聽到的幾個實際的寬頻調幅傳輸是相當令人印象深刻的:
1. 中國國際廣播電臺是或曾經是(據我所知)唯一在某種程度上定期進行實驗性超寬(高達32千赫)傳輸的短波廣播公司。
2. 羅馬尼亞電臺Actualite在中波1152千赫上進行16千赫的傳輸,基本上占據了兩個9千赫的區域1頻道,留下一點左右空間。他們用400千瓦的功率(是美國A類電臺法定功率的8倍),結果是...不錯:
這是一個來自820英里外的早期晚間信號,幾乎聽起來就像隔壁的一個調頻電臺!這幾乎讓我希望我最喜歡的電臺能有一個好的環境!這幾乎讓我希望我最喜歡的電臺也能這樣做! 然而,這些相當罕見的例外情況是否值得為此買一個收音機(指SDR)?
SDR#在1152kHz上接收16kHz寬的廣播(AirSpy HF+discovery)。
這篇文章的重要部分已經說過了(你可以跳過下面這位老者的胡言亂語)--我不禁再次想起我們今天有多好,嗯,至少在中頻濾波器方面:
許多經典的通用接收機和大多數多頻段便攜式接收機,在短波5千赫茲信道間隔、中波9或10千赫茲信道間隔和SSB上,最多只有2個(陶瓷)濾波器的折衷帶寬,幾乎感覺就像昨天。窄的 "濾波器必須同時用于SSB和窄的AM,所以在一些收音機上選擇了3kHz,以滿足這兩個目的同樣平庸,而且在大多數SWL收音機上,6kHz的 "寬 "濾波器(旨在滿足一個干凈的5kHz短波頻道)也必須滿足中波。
很少有更昂貴的桌面接收機也配備了12kHz的寬濾波器,建伍R-1000和YaesuFRG-7700可能是最著名的例子,奇怪的是他們的兄弟姐妹R-2000/5000或FRG-8800卻沒有。據我所知,沒有一個經典的Icom提供濾波器,可以說只對本地中波電臺的接收有好處,但從NRD-505開始的JRC收音機就有。這份清單可能并不完整,但已經涵蓋了大部分,中波音頻保真度或寬帶數字詭計被大多數SWL電臺制造商認為不夠重要。
由于所提供的濾波器也不一定能完全滿足其預期的主要目的,所以售后的濾波器改裝套件在當時相當流行,一些經銷商甚至出售流行收音機的現成改裝版本。
我最喜歡的例子是Yaesu FRG-7,它的陶瓷濾波器在出廠時規定了6kHz(-6dB)的帶寬,在奇怪的'-50dB'阻帶標記上延伸到14kHz。在現實中,這個規格變成了相當熱情,這和相當大的揚聲器給了FRG-7豐富的音頻...和可怕的選擇性的聲譽。同樣的濾波器必須在中波、短波和SSB上使用,這樣就經常同時覆蓋2個相鄰的3kHz的SSB頻道,有可能讓3kHz以上/以下的噪音完全淹沒你想聽的電臺。這就是為什么許多 "青蛙 "要用一些公司提供的濾波器改裝套件進行改裝,其中最受歡迎的可能是新澤西州的Gilfer提供的套件。
吉爾弗改裝的FRG-7和改裝套件廣告
也許不用說,根據上面的 "我們什么都沒有,不得不從兩邊推著走 "的講法,即使是最便宜的DSP收音機也有5種不同的濾波器設置,相當于2、4、6、8和12千赫茲寬的陶瓷濾波器,這看起來是多么驚人。我的初步分析可能證實了這樣的看法,即它們的數字替代品不一定更好,但沒有一個(數字)收音機讓你沒有足夠寬的濾波器,以便在MW和SW上獲得最佳的聽覺舒適度,以及幾個窄的濾波器來管理困難的接收條件。
進一步閱讀
為了控制這篇文章的篇幅,我沒有增加一個章節來接見新人,深入解釋中頻濾波器的基礎知識和細節。
小叔來啦:
正如SWL論壇的TomL指出:對現實世界的反應曲線進行有說服力的評論和測試也值得稱贊。老式的陶瓷濾波器通常有2:1到3:1的 "裙邊選擇性"。一個4kHz的濾波器在-6dB時,其-60dB的 "裙邊 "約為8kHz至12kHz,取決于陶瓷濾波器的質量。區別于高質量濾波器的是一種叫做 "終極選擇性 "的東西,在-100dB下測量,越緊越好,通常是20kHz左右的寬度。
由于數字濾波器的工作方式不同,所以在過載的情況下,不成熟的數字濾波器比類似的老式陶瓷濾波器更容易被淹沒。這取決于干擾的類型、強度和與通帶的距離。
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原文標題:【火腿專題】收音機能否聽得津津有味或遠程DX取決于中頻濾波器,帶寬多寬才好?
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